硬件进阶笔记
这篇笔记是音频、高速、射频的入门教程。由于这些内容网上没找到系统教学,这里就尽量浅显地总结了一下。
音频电路设计
学学电路就好,别入HiFi发烧圈就行
USB音箱的典型设计:

一些补充:
- 蓝牙解码器也是常用方案
- 一般说的解码器也可指图中的解码器+DAC(USB方案有PCM270x)
- 功放分甲类、乙类、甲乙类、D类
- 扬声器的阻抗4~8Ω,功率>5W,不用功放声音会很小
- 耳机的阻抗约几百Ω,功率mW级,其功放常称为耳放
- 声卡=麦克风输入+扬声器输出
高速电路设计
理论部分
高速电路只考虑信号线,粗略定义高于50MHz为高速。
高速线路为了信号完整性,需要额外考虑:阻抗匹配、回流路径(参考平面)、等长。
低速情况,主要考虑电阻作用:

高速情况,有公式:
此时主要考虑电容电感作用,传输线理论等效:

低速下回流路径尽量走两点之间的最短路径;高速下,两条线之间的电容承担一部分回流电流,回流路径变为尽量靠近信号走线。

地和回流路径(JT硬件乐趣):BV1N24y1K7iv
高速信号如何在PCB上传输【动画演示】:BV1S44y1Q7JA
阻抗匹配需要输出阻抗、传输线、输入阻抗都为50Ω(其他情况:USB为90Ω,差分阻抗100Ω)。注意传输线的阻抗为特性阻抗,与长度无关。


高速线路走线必须要有参考平面,因此高多层板中间有很多地层和电源层,层间距离和信号线宽为了阻抗匹配需要满足一定关系,这就是层叠结构。
主要采用的两种走线方式:微带线(顶/底层走线参考下一层)和带状线(夹心走线上下就近参考)。
微带线、带状线,掌握这两种布线类型,就等于高速PCB设计入门了(JT硬件乐趣):BV11m4y1M7PD


PCB设计
嘉立创提供的层压结构:嘉立创层压结构 (jlc.com),点击计算阻抗得出信号线的线宽。

画板子的时候只需要根据层数和线宽要求选好层压结构,例如下图结构的微带线线宽为6.16mil,若还是太粗就换其他的。

进入内层及阻值计算,可以选择单端阻抗(内层),例如下图参考相邻两层的带状线线宽为5.19mil。

解得线宽后,接下来就是在EDA中设置规则了。
下图是一个DDR走线示例,需走等长绕蛇形线,并且铺铜挖空防止参考到本层。

唯一真神全流程设计教程,仅此一家:全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计 – 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com)
射频电路
理论部分
收发一体的射频架构:

Flipper Zero原理图节选:

天线前常常使用π型阻抗匹配,以达到最佳效果。此处就只介绍一下。
PCB设计时,不确定电容电感值。PCB到货后,接上天线,使用矢量网络分析仪(VNA),调节电容电感值,将阻抗匹配到史密斯圆图的中心(50Ω)。以上步骤也可以用射频天线仿真替代。

PCB设计
【新手向】ESP8266、nRF系列等带射频芯片的PCB布局要点:BV1am4y1h7L2

